不连续布局优化（DLO）方法及其在岩土体稳定性分析中的应用

发布时间：2020-08-04 17:45

【摘要】：岩土体稳定性分析方法主要分为四类,即极限平衡法,极限分析法,位移有限元法(其中包括有限元强度折减法和有限元重力或外力加载法)和滑移线法等。其中,极限平衡法、有限元强度折减法和极限分析法的使用较为广泛。传统的极限分析法多属于解析极限分析法,因此受地质条件和边界条件的影响,其应用领域有限。不连续布局优化(Discontinuity Layout Optimization)方法是最近发展起来的一种新型数值极限分析方法,该方法通过在求解域内布置格点,在格点之间建立不连续来规划岩土体内潜在的滑裂路径,形成标准的线性规划问题,并采用高效的线性规划进行求解,来确定滑裂模式。本文主要研究内容及结论如下:(1)对DLO基本理论进行了介绍,给出了基于DLO的外力加载法和强度折减法的优化求解公式,通过具体实例验证了上述公式的正确性。基于Python语言编制了 DLO方法的岩土体稳定性分析程序。(2)讨论了 DLO方法中格点布局方式和不连续布局方式对稳定性计算结果的影响。通过具体实例对比分析可知:DLO方法具有明显的格点依赖性,因此建议采用等边规则格点布局方式。通过对比全连接方案和优化连接方案发现,优化连接方案中disc的数量经过优化明显减少,在保证精度的同时,计算效率明显提高,因此建议采用disc的优化连接方案。(3)DLO方法应用于边坡稳定性和地基承载力分析,并与常用的极限平衡法和有限元强度折减法进行了对比,验证了 DLO方法的有效性。尤其是,与极限平衡法相比,DLO方法不需要人为指定滑面的位置,能够准确找出最危险的滑裂面位置,且清晰展现岩土体块体式失稳破坏模式。且DLO方法可以根据不同的稳定性问题和失稳机制选择更加合适的方法来进行针对性分析。(4)数值研究也表明:对于DLO方法,格点布局越密,计算结果越精确,然而随着格点密度的增加,计算量也明显增大,尤其是当密度较大时,进一步增加格点密度计算结果精度提高不再明显,但计算量却显著增加,建议应用DLO进行岩土体稳定性分析时,可采用中等格点密度来确保计算效率。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU43

【参考文献】

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本文编号：2780869